JP2010115123A

JP2010115123A - 土壌昇温システム

Info

Publication number: JP2010115123A
Application number: JP2008288643A
Authority: JP
Inventors: Toshimasa Nakayama; 敏正中山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-11-11
Filing date: 2008-11-11
Publication date: 2010-05-27

Abstract

【課題】近時、ビルの屋上やベランダの緑化が叫ばれてきている。これは、屋上等を緑化することによって、屋上の断熱性向上による冷房費等の削減と、植物を植えることによる二酸化炭素の吸収、更には土壌が保持する水分の蒸発潜熱等による温度変化の軽減等である。屋上での植生では、外観上亜熱帯系常緑樹を植生する事が望ましいが、土壌温度が高くないと常緑の状態を保つことは困難である。そこで、冬場であっても植物が葉を保てるようにし、かつ土壌自体に熱を保有させ、屋根面の暖房負担を０にすることにより、暖房費を大きく軽減する土壌昇温システムを提供する。
【解決手段】屋上の土壌中に電気ヒーターを設けて土壌を昇温するシステムであって、該電気ヒーターの電源は近傍に設けた太陽発電装置及び風力発電装置の両方であるもの。
【選択図】図１

Description

本発明は、土壌昇温システムに関するものである。

近時、ビルの屋上やベランダの緑化が叫ばれてきている。これは、屋上等を緑化することによって、屋上の断熱性向上による冷房費等の削減と、植物を植えることによる二酸化炭素の吸収、更には土壌が保持する水分の蒸発潜熱等による温度変化の軽減等である。
政府もこれを促進するため、種々の便宜を図っている。例えば、建蔽率の見なおし、補助金の供与、減税等である。

屋上での植生では、外観上亜熱帯系常緑樹を植生する事が望ましいが、土壌温度が高くないと常緑の状態を保つことは困難である。

勿論、屋上を温室にすれば可能であるが、費用がかかりすぎることと、管理が難しいため問題にならない。

そこで、本発明は、冬場であっても植物が葉を保てるようにし、かつ土壌自体に熱を保有させ、屋根面の暖房負担を０にすることにより、暖房費を大きく軽減する土壌昇温システムを提供するものである。

以上のような状況に鑑み、本発明者は鋭意研究の結果本発明土壌昇温システムを完成したものであり、その特徴とするところは、屋上の土壌中に電気ヒーターを設けて土壌を昇温するシステムであって、該電気ヒーターの電源は近傍に設けた太陽発電装置及び風力発電装置の両方である点にある。

ここで屋上の土壌とは、屋上緑化のために敷設された土壌であり、通常の土壌であっても、特別のものでもよい。例えば、ゼオライトの粒、その他の多孔質材等（保温性の高いもの）である。要するに、植物が生育できるものであればどのようなものでもよい。

土壌の敷設厚みは自由であるが、本システムでは、１０ｃｍ〜３０ｃｍ程度が好適である。

ここでは、便宜上「屋上」としているが、ビルの屋上に限らず、ベランダ、ビルの高所通路でもよい。

電気ヒーターとは、そこに通電すれば発熱するものであり、一定以上の温度にならないものが好適である。例えば、市販されている自己制御型ヒーターと呼ばれるものである。これは、半導体製の面状発熱体の抵抗が温度によって変化することを利用したもので、温度が上昇すると抵抗が大きくなり発熱量が減少し自己制御するものである。よって、特別な制御システムが不要になる。

昇温する温度としては、１５〜２５℃程度が好適である。これは、植物が最も葉を残しやすい温度であると考えられるためである。

この電気ヒーターを土壌の適当な深さの位置に適当な間隔を置いて敷設していけばよい。深さは、屋上での土壌の底部でも、底部から少し（５〜１０ｃｍ）上方でもよい。１本の電熱線から２０〜５０ｃｍ程度離して平行に敷設するのがよい。この離す距離は発電の程度や土壌の充填厚み、敷設場所の平均気温、植える植物の種類等によって適宜定めればよい。

ここでいう発電装置とは、本システムを実施する屋上に載置できるもので、風力及び太陽光による発電装置である。風力発電装置とは、風力によって風車が回転しその力によって発電機を回転させ発電するものである。通常屋上に置ける小さいものでも１台１００Ｗ〜３００Ｗ程度の能力はある。太陽光による発電装置とは、太陽光を受けて直接発電するもので、最近は屋上載置型として市販されているものでよい。通常、１台で４００〜６００Ｗの能力がある。
本発明では、土壌部分１００ｍ²当たり、１００〜５００Ｗの能力があれば十分である。

本発明では、太陽光発電装置と風力発電装置と両方を設けている点が大きなポイントである。これによって、夜間や雨や曇天での日照不足を解消するとともに風力だけの欠点も解消している。

本発明システムは、基本的には冬場に稼働するものであって、土壌温度が１５℃や２０℃以上では不要のものである。よって、土壌温度が所定以上になれば自動的に、電源投入先が切り替わり、風呂用の給湯器等の電源に使用するようにしてもよい。自動的でなく人が季節や気温を考慮して手動で切り替えてもよい。

本発明システムは、発電装置からの電気によって土壌中に埋め込んだヒーターが発熱し、土壌を昇温するものである。ヒーターが自己制御型であれば、システム自体には制御装置は不要である。
これは、自己制御型であれば発電過剰で土壌温度が上がりすぎることがなく、また発電不足の場合であっても、土壌自体が蓄熱するため、急激に温度が下がらないためである。

太陽光発電の場合、夜間は発電しないため、通常は比較的大きな容量の蓄電池を設けて、夜間用の電源を確保するのが普通である。しかし、本発明では、上記した通り、土壌自体が大きな熱容量を持っているため、夜間に発熱を停止しても急激に温度が下がらず、翌朝まである程度の温度を保っている。それに風力のバックアップがあるため、ほぼ完璧である。
このことを見いだしたのが本発明のスタートでもある。このため、全体の装置が比較的安価になったのである。

簡単な制御装置や蓄電池を設けてもよい。例えば、発電効率がよく、電気が過剰になるような場合や、地域では、蓄電池に電気を貯める、他の用途に使用する等が可能である。
また、断線その他の故障を検知して、一定の場所に警報を出すシステムを追加してもよい。

本発明システムでは、屋上緑化の方法や規模、給水システム、植える植物、その他は自由であり直接関係はない。あくまでも、土壌を昇温することが目的である。

本システムを装置として一体化してもよい。例えば、ゴムやプラスチック製等のプランター（畳半分かそれよりも小さいものが好適）に土壌を入れたものにヒーターをセットし、さらにその横にソーラーパネルと小さな風力発電機を設けたものである。これなら、ほとんど工事は不要で、購入してベランダ等に載置するだけでよい。そして、このプランターに野菜等を植えると、年中葉物野菜等が食べられる。

本発明土壌昇温システムには次のような効果がある。
（１）まったくランニングコストをかけずに、土壌が一定以上の温度になるため、冬場でも種々の植物の葉を維持できる。発明者の実験では、かぶ等も根は大きくならなかったが、葉は冬中採取できた。
（２）屋上に一定温度以上の土壌があるため、建造物の暖房費が大きく軽減できる。
（３）複雑な運転管理や制御がほとんど不要である。
（４）コンパクト一体型のものでは、載置するだけで電源等の工事が不要で非常に簡単である。

以下図面に示す実施例に基づいて、本発明をより詳細に説明する。

図１は、本発明システムの概略を示す断面図である。
屋上土壌１の底部に電気ヒーター２が敷設され、太陽光発電のソーラーパネル３及び風力発電装置４に接続されている。この例では、土壌の充填厚みは２５ｃｍで、電気ヒーター２は、ほぼ底の位置に敷設されている。
２つの発電装置からの電気が互いの発電機に入らないように配線するか、２つの電源に接続するヒーターを別個のものにしておくのがよい。

このヒーターはカーボン繊維を用いた自己制御型ヒーターであり、２５℃以上にならないものである。市販されているものである。

図２は、図１の土壌部分の平面断面図である。電気ヒーター２が所定の間隔で埋設されている。

本発明システムの概略を示す断面図である。図１の土壌部分の平面断面図である。

符号の説明

１屋上土壌
２電気ヒーター
３ソーラーパネル
４風力発電装置

Claims

屋上の土壌中に電気ヒーターを設けて土壌を昇温するシステムであって、該電気ヒーターの電源は近傍に設けた太陽発電装置及び風力発電装置の両方であることを特徴とする土壌昇温システム。